计算机重点虚拟现实
第一章
1.虚拟现实VR
2.虚拟环境系统包括：操作者，人机接口和计算机。
3.虚拟现实意义下的人机接口有三种区别以往的地方：
（1）人机接口的内容。计算机提供“环境”，不是数据和信息。这改变了人机接口的内容。（2）人机接口的形式。操作者由视觉、力觉感知环境，由自然的动作操作环境，而不是由屏幕、键盘、鼠标和计算机交互，这改变了人机接口的形式。
（3）人机接口的效果。逼真的感知和自然力的动作，使人产生临身其境的感觉，这改变了人机接口的效果。
4.虚拟现实的定义：狭义，由计算机生成的，能让人有临身其境感觉的虚拟图形界面。
广义，模拟了真实世界的某些特征的，没有三维图形的世界。
5.虚拟现实系统具有三个重要特征：沉浸感、交互性、想象力。可以用3个“i”来描述。沉浸感和交互性是决定一个系统是否属于虚拟现实系统的关键。
6.沉浸感，使用者通过头盔显示器、数据手套或数据衣等交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，成为虚拟环境中的一员。
7.交互性，使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能，对虚拟环境中的任何对象进行观察或操作。
8.想象力，由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知，从而达到身临其境的感受。
9.虚拟现实系统的组成：观察者、传感器、效果产生器及实景仿真器。
10.VR的关键技术：实物虚化、虚无实化和高性能计算处理技术。
11.VR主要基于以下几个技术实现：基本模型构建技术、空间跟踪技术、声音跟踪技术、视觉跟踪和视点感应技术、高性能计算处理技术。
12.VR系统的分类：沉浸型虚拟现实技术、增强现实性虚拟现实技术、桌面（表面）型虚拟现实技术、分布式虚拟现实技术。
13.沉浸型VR系统的优点是用户可完全沉浸到虚拟世界中去，缺点是系统设备价格昂贵，难以普及和推广。
14.沉浸型VR系统的特点：
（1）具有高的度实时性
（2）高度沉浸感
（3）具有强大的软件支持
（4）并行处理能力
（5）良好的系统整合性
15.沉浸型VR系统的类型
（1）头盔式虚拟现实系统（HMD)
（2）洞穴式虚拟现实系统（CA VE）
（3）座舱式虚拟现实系统（COCKPIT）
（4）投影式虚拟现实系统（PROJECTION）
（5）远程存在系统（REMOTE）
16.增强现实性虚拟现实系统的主要特点是不需要把用户和真实世界隔离，而是将真实世界和虚拟世界融为一体，用户可以同时与两个世界进行交互。
17.桌面型虚拟现实系统的特点是结构简单、价格廉价，易于普及和推广；缺点是缺乏真实的现实体验。
18.分布式虚拟现实系统具有的特征:
(1)共享的虚拟工作空间
(2)伪实体的行为真实感
(3)支持实时交互，共享时钟
(4)多用户相互通信
(5)资源共享并允许网络上的用户自然的方式对环境中的对象进行操作和观察
19.虚拟现实技术的主要研究对象：
1）.虚拟环境表示的准确性
为使虚拟环境与客观世界相一致，需要对其中种类繁多、构形复杂的信息做出准确、完备的描述。
2）.虚拟环境感知信息合成的真实性
抽象的信息模型并不能直接为人类所直接感知，这就需要研究虚拟环境的视觉、听觉、力觉和触觉等感知信息的合成方法，重点解决合成信息的高保真性和实时性问题，以提高沉浸感。
3.）人与虚拟环境交互的自然性
合成的感知信息实时地通过界面传递给用户，用户根据感知到的信息对虚拟环境中事件和态势做出分析和判断，并以自然方式实现与虚拟环境的交互。
4.）实时显示问题
理论上讲能够建立起高度逼真的，实时漫游的VR，但至少现在还达不到这样的水平。5）.图形生成问题
图形生成是虚拟现实的重要瓶颈，虚拟现实最重要的特性是人可以在随意变化的交互控制下感受到场景的动态特性，换句话说，虚拟现实系统要求随着人的活动(位置、方向的变化)即时生成相应的图形画面。
6.）人工智能技术(Artificial Intelligence，简称AI)
在VR中，计算机是从人的各种动作，语言等变化中获得信息，要正确理解这些信息，需要借助于AI技术来解决，如语音识别、图像识别、自然语言理解等。
20.虚拟现实技术的主要运用领域：医学领域、娱乐和艺术领域、军事和航天工业领域、管理工程领域、室内设计领域、房产开发领域、工业坊镇领域、文物古迹领域、娱乐游戏领域、道路桥梁领域、地理领域、教育领域。
21.智能化语音虚拟现实建模：对模型的属性、方法和一般特点的描述可以通过语音识别技术转化成建模所需的数据，然后利用计算机的图形处理技术和人工智能技术进行设计、导航以及评价，将模型用对象表示出来，并且将各种基本模型静态或动态地连接起来，最终形成系统模型。
第二章
1.物体在三维空间运动时有6个自由度（DOF)
三个平移自由度，用于描述三维对象的X、Y、Z坐标值，
三个旋转自由度，俯仰角（Pitch）、横滚角（Roll）及航向角（Yaw）
2.常见的位置跟踪器：机械跟踪器、电磁波跟踪器、超声波跟踪器、光学式跟踪器、惯性位置跟踪器、图像提取跟踪器。
3.机械跟踪器原理：通过机械连杆装置上的参考点与被测物体相接触的方法来检测其未知的变化。
4.机械跟踪系统，精确、响应时间短，不受声、光、电磁波等外界的干扰。缺点，比较笨重、不灵活而且有一定的惯性；由于机械连接的限制，对用户有一定的机械束缚。
5.电磁波跟踪器原理:利用磁场的强度进行位置和方向的跟踪。优点：敏感性不依赖于跟踪方
位。基本不受实现阻挡的限制，体积小、廉价，因此对于手部的跟踪大都采用此类跟踪器。缺点：延迟较长，跟踪范围小，而且易受环境中大的金属物体或其他磁场的影响，从而导致信号发生畸变，跟踪精度降低。
6.光学式跟踪器工作原理：采用摄像装置或光敏器接收具有一定几何分布的光源所发出的光，通过接收的图像及光源和传感器的空间位置来计算运动物体的6个自由度信息。
7.光学追踪在近距离内非常精确且不受磁场和声场的干扰。
8.超声波跟踪器原理：发射器发出高频超声波脉冲(频率20KHz以上)，由接收器计算收到信号的时间差、相位差或声压差等，即可确定跟踪对象的距离和方位。
9.超声波跟踪器优点：不受环境磁场及铁磁物体的影响，同时不产生电磁辐射、价格便宜。缺点：跟踪范围有限、受环境声场干扰、与空气湿度有关并且要求发射器与接收器之间不能有物体遮挡。
10.惯性位置跟踪器原理：利用小型陀螺仪测量对象在其倾角、偏角和转角方面的数据。优点：不存在发射源、不怕遮挡、没有外界干扰，有无限大的工作空间。缺点：快速积累误差。它体积大，价格昂贵。
11.头盔显示器（HMD）是常见的立体显示设备，利用头盔显示器将人对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。
12.头盔显示器通常由两个LCD 或CRT 显示器分别显示左右眼的图像。
13.沉浸式立体投影系统分为单通道立体投影系统、多通道环幕立体投影显示系统、CA VE 投影系统、球面投影系统。
14.单通道立体投影显示系统是一套基于高端PC 虚拟现实工作站平台的入门级虚拟现实三维投影显示系统。
15.多通道环幕立体投影显示系统，PowerWall 柱面沉浸式虚拟现实显示系统是一种沉浸式虚拟仿真显示环境，系统采用环形的投影屏幕作为仿真应用的投射载体。
16.CA VE沉浸式虚拟现实显示系统是一种基于多通道视景同步技术、三维空间整形校正算法、立体显示技术的房间式可视协同环境。该系统可提供一个同房间大小的四面（或六面）立方体投影显示空间，供多人参与。
17.球面投影显示系统最大的特点是视野非常广阔，覆盖了观察者的所有视野，从而令使用者完全置身于飞行场景中，给人身临其境的沉浸感。
第三章
1.立体显示原理：由于人两眼有4 - 6cm的距离，所以实际上看物体时两只眼睛中的图像是有差别的，如图所示。两幅不同的图像输送到大脑后，看到的是有景深的图像。这就是计算机和投影系统的立体成像原理。（理解内容）
2.立体显示技术主要有分色技术、分光技术、分时技术，以及光栅技术。其中前三种，分色、分光、分时技术的流程很相似，都是需要经过两次过滤，第一次是在显示器端，第二次是在眼睛端。
3.分色技术的基本原理是让某些颜色的光只进入左眼，另一部分只进入右眼。
4.分时技术是将两套画面在不同的时间播放，显示器在第一次刷新时播放左眼画面，同时用专用的眼镜遮住观看者的右眼，下一次刷新时播放右眼画面，并遮住观看者的左眼。
5.三维视觉建模可分为几何建模、物理建模、行为建模。
6.几何建模通常可分为层次建模法和属主建模法：
（1)层次建模法
（2)属主建模法
7.几何建模可通过以下两种方式实现：
（1)人工的几何建模方法
（2)自动的几何建模方法
8.分形技术和粒子系统是典型的物理建模方法。分形技术，在虚拟现实系统中一般仅用于静态远景的建模。在虚拟现实系统中，粒子系统常用于描述火焰、水流、雨雪、旋风、喷泉等现象及动态运动的物体建模。
9. 在虚拟环境行为建模中，建模方法主要有基于数值插值的运动学方法与基于物理的动力学仿真方法。运动学方法：通过几何变换（平移和旋转等）来描述运动。动力学仿真：运用物理定律而非几何变换来描述物体的行为。
10.为了提高显示的逼真度，加强真实性，常采用下列方法：
（1）纹理映射：将纹理图像贴在简单物体的几何面上，以近似描述物体表面的纹理细节。坚强真实感
（2）环境映射：采用纹理图像来描述物体表面的镜面反射和规则透视效果
（3）反走样走样是由图像的向素星制造成的失真现象，反走样方法的实质是提高像素的密度
11.有下面几种用来降低场景复杂度的方法：
（1）预测计算（2）脱机计算（3）3D剪切（4）可见消隐（5）细节层次模型
12.基于图像的实时绘制技术中软件技术包括全景函数的方法，基于图像拼合的方法，视图插值技术，基于图像变形的方法，基于立体视觉的试图合成方法
13.语音识别技术包括参数技术，参考模式技术，模式识别
14.手势识别：基于数据手套的手势识别系统，，就是利用数据手套和位置跟踪器来捕捉手势在空间运动的轨迹和时空信息。手势识别技术主要有模板匹配，人工神经网络，统计分析奇数
15.一般人检测问题可以描述为，从未知的图像背景中分割，提取并确认可能存在的人脸，如果监测到人脸，提取人脸特征。根据人脸技术的利用方法可以将人脸检测方法分为两大类：基于特定的人脸检测方法和基于图像的人脸检测方法（可被看作一般的模式识别问题包括神经网络问题，特征脸方法，模板匹配方法
16.碰撞检测算法主要划分为层次包围盒法，空间分解法
第五章
1.三维全景，全景这词基于希腊语意为“都能看见”三维全景技术是使用全景图像表现虚拟环境的虚拟显示技术也叫虚拟现实全景
2.三维全景技术与虚拟现实技术相比其优势表现在：感应强复制复杂度低可传播性强
3.全景技术的应用，国内能比较著名的街景服务有谷歌的street view微软的street side 城市吧我秀中国soso 街景
4全景照片通常是通过在同一个场景拍多张照片并用全景图拼接软件将它们拼接在一起制作二成的。
5广义上的全景图是视角范围超过人的正常视角的图片，再通过全景播放器的矫正处理生成的三维全景。
6三维全景技术依据场景生成过程可以划分为：基于矢量建模的三维全景技术和基于实景图像绘制的三维全景技术。
7基于矢量建模的实时建模可以通过反馈实时修正场景环境，数据量小，适合网络应用。
8制作三维漫游全景通常需要的硬件有单反相机、鱼眼、云台、三脚架。软件选用造景师或漫游大师。
9全景图生成技术，以IBR方法为例，全景图的生成步骤如下：先利用数码相机+鱼眼镜头
采集场景序列图片，然后把多幅全景图投影到合适的空间模型，再把拼接处理过的全景图组合成虚拟的全景空间。
10全景图像采集，全景图像的拍摄要求360°无死角的视角角度，在图像的采集过程中要求有以下几点：（理解内容）
（1）拍摄角度要恰当，相机应大致位于一个场景的中心位置。
（2）拍摄水平角度图像时，要尽可能的避免平转数码相机时镜头的偏斜和俯仰，尽量保持相机水平旋转。
（3）相机要尽可能的绕光心旋转。偏离光心引入的误差会导致插值图像时的重影和定位困难。
（4）拍摄时光圈和焦距要固定不变。不同的光圈会使拍摄的不同方向的照片亮度、对比度和色彩差异较大。
（5）同一场景的序列图像必须有重叠部分，一般重叠区域约为30%-50%之间，这样拼接图像的时候才有足够的匹配点。
（6）同一场景的采集时间要尽快，间隔不要太久，以免风云变色，带来外界环境变化，影响拼接效果。
（7）在拍摄时，场景中尽量不要出现移动的物体。
11.图像的预处理已有很多方法，大致分为两种：一种是全局处理，它主要针对图像的整体或大面积区域进行校正以得到平滑图像；另一种平滑技术是对含噪声图像使用局部算子，对某一像素进行平滑处理，算法效率明显高于全局处理，可以实现实时处理。
12.制作全景图的目的：克服摄像器材的物理性能限制，将景物四周的一切事物摄入摄像头，360度向观众全方位的展现景物。
13.狭义上的全景图是360度的视野，广义上的全景图是超越了视野极限的图片。
14..照片拍摄步骤：（理解内容）
步骤1：准备好相机，选择好景点，然后在景点的中心位置确定一个中心点，再将相机放置在中心点处。
步骤2：在开始拍摄前，最好关闭相机的自动曝光功能，所以尽量使用手动曝光模式。
步骤3：在拍摄的过程中，第一张照片拍摄完成后，用一只手扶住三角架，确保其稳定，另一只手轻轻转动云台，转动一定的角度，继续拍摄，直至转完一周。
第六章
1.视图区：顶视图、前视图、左视图、透视图
2.转换视口：系统默认的4个视口是可以相互转换的，默认的转换快捷键为：T顶视图；B 底视图；L左视图；U用户视图；F前视图；P透视图
3.按Alt+W可将当前选择的视口最大化或还原。
4.“选择并移动”工具（快捷键W）
5.“选择并旋转”工具（快捷键E）
6.“选择并缩放”工具（快捷键R）
7.按住Ctrl键同时单击视口中对象，可增加选择对象；按住Alt键的同时单击视口中已选择的对象，可以减去选择的对象。
8.“选择并移动”、“选择并旋转”和“选择并缩放”当选择其中一种时，按住Shift键的同时进行拖动将弹出“克隆选项”对话框。
9.“围栏线选择区域”：单击鼠标不断拉出直线，在末端双击鼠标左键, 围成多边形区域，多边形框内对象被选择。
10.“分段”值的大小决定了模型是否能够弯曲以及弯曲的程度。“分段”值越大，模型弯曲就越平滑。
11.边数，该属性决定了弯曲曲面边的个数，其值越大，侧面越接近圆形。
12.线段：角点、平滑、贝塞尔曲线
13.顶点，是线段开始和结束的点。包括角点、平滑、贝塞尔曲线、贝塞尔曲线角点。
14.常用将二维对象转换成三维对象的编辑修改器：（理解内容）
15.有很多编辑修改器可以将二维对象转换成三维对象。在此我们将介绍挤出、车削、倒角和倒角剖面编辑修改器。
（1）“挤出”是沿着二维对象的局部坐标系的Z轴为其增加一个厚度。同时可以沿着拉伸方向指定段数。
（2）“车削”是绕指定的轴向旋转二维图形，旋转角度的取值范围可以是0 ～360°。（3）“倒角”编辑修改器与“挤出”类似，但它除了沿对象的局部坐标系的Z轴拉伸对象外，还可分3个层次调整截面的大小。
（4）“倒角剖面”编辑修改器的作用类似于“倒角”编辑修改器，但它用一个称之为侧面的二维图形来定义截面大小，变化更为丰富。
16.布尔运算：（理解内容）
交集：保留对象A、B的相交部分，其余部分被删除。
差集(A-B)：从对象A减去与对象B相交的部分。
差集(B-A)：从对象B减去与对象A相交的部分。
17.“放样”操作是将一个或多个样条线（截面图形）沿着第三个轴（放样路径）挤出三维物体。
18.打开编辑器：M 打开环境和效果：8
第八章
1.VRML的基本目标是建立Internet上的交互式三维多媒体，它以Internet作为应用平台，作为构筑VR应用的基本构架。
2.VRML即虚拟现实建模语言，是Virtual Reality Modeling Language的简称，本质上是一种面向web，面向对象的三维造型语言。
3.VRML的基本特性：1)平台无关性(2)网络传输高速性(3)实时性(4)可扩充性
4.VRML文件的基本要素—节点和域。节点用来完成某个功能，是实现功能的最小单位和场景图的基本组件。
5.在VRML中，每个节点一般都有两种事件：“入事件”(eventIn)和“出事件”(eventOut)，“入事件”以set_开头，“出事件”以_changed结尾。
6.文档中的第一行“#VRML V2.0 uft8”，是VRML文件头，任何VRML文件都必须有这样的文件头，并且必须放在第一行。
7.文档中的“DEF Yzt Appearance”这是为Appearance节点定义一个名称。
8.在VRML场景中，空间直角坐标满足右手螺旋法则。x坐标向右为正，y坐标向上为正，而z坐标指向观察者为正。
9.在VRML中，使用角度单位时，要先将其换算成弧度后，再将其写入到VRML文档中。VRML中的360o角度等于2π弧度，由此，1弧度约等于57o。
10.当VRML要求程序存盘时文件的扩展名必须是.wrl(world的缩写)。
11.在VrmlPad编辑器中主窗口的左半部分，还提供了一些辅助窗口以帮助设计者更方便的
设计和管理VRML文件。
(1)场景树（Scene Tree）：可以显示场景的结构树，提供浏览层次结构，编辑标志符名称和文本快速定位的功能。
(2)路径图（Routing Map）：显示VRML文件中所有的节点、事件等信息。
（3)资源（Resources）：显示了该文件引用到的所有外部资源文件，可以包括纹理贴图、声音和插入的VRML文件。
(4)文件列表（File List）：相当于资源管理器里的文件列表，可以方便地管理文件。
12.域值说明:Shape节点有2个域，这2个域的域值都是单域值节点型。
(1)appearance：包含一个Appearance节点，定义造型的材质和外观。
(2)geometry：包含一个几何节点以及诸如文本造型等其他造型节点（如Box、Material、Text 等），定义造型的形状和空间尺寸。
13.在VRML中，用来描述造型的形状特征的域是geometry。VRML的基本几何造型节点有Box节点、Sphere节点、Cone节点和Cylinder节点。
14.创建长方体几何造型的节点是Box，它是geometry域的节点型域值。
15.创建圆柱体几何造型的节点是Cylinder，它是geometry域的节点型域值。圆锥体节点是Cone
16.节点Text也是geometry域的一个域值。
17.VRML中对于点、线以及面集合造型确定一系列的空间点用节点Coordinate。
18.point：指定一个或一组空间点的X、Y、Z坐标，它是多域值三维向量型，意味着给出一个三维坐标的列表。
19离散点的几何造型，.coord：包含一个Coordinate节点，用来给出一些列空间坐标点。20.空间折线造型，coord：用来提供空间线段的顶点的点坐标。其域值是Coordinate节点，Coordinate节点的域point给出这些点坐标的列表。这些点的列表按照先后顺序从0开始每一个分配一个索引值，后面的域coordIndex引用的时候直接针对索引值。coordIndex：指向Coordinate节点的索引列表，指明哪些顶点相连和以什么顺序相连。
21.索引值为–1时，表明当前连接的线段已经结束，下一个线段将开始。
22.域值设置为TRUE 则表示为平面的顶点着色；如果域值设置为FALSE则表示为平面着色。
23.solid：指明用户是否能看见表面的背面。
24.编组节点Group是VRML中最基本的群节点。
25.children：包含在该Group节点下面的子节点，默认值为[ ]，表示不包含任何子节点。在Group中可以包含任意多个子节点，节点的类型没有限制，也可以是群节点。
26.空间坐标变换使用节点Transform。
27.translation：用来决定坐标平移的新位置。
rotation：用来给定旋转的轴和角度（单位为rad）。前三个坐标点与原坐标原点的连线决定旋转轴，第四个量决定旋转的角度。
scale：指定各个坐标轴缩放的比例，各轴向缩放比值可以不相等。
28.接触检测器TouchSensor节点，接触检测器主要是检测鼠标是否对对象的动作做出响应。
29.PlaneSensor，平面移动型检测器用于检测鼠标拖动对象的动作，使得对象可在xy平面上移动。
30.一般3ds Max与VRML结合应用的步骤是：
（1）在3ds Max 中建立一个三维场景的造型、材质、贴图、动画和视点等
（2）利用3ds Max的Export 功能导出为VRML97文件格式
（3）最后在编辑生成的wrl格式的源文件中对其修改和编辑等。
（4）在3ds Max文件菜单中，选择Files下的导出（Export）选取项，在其导出文件类型中选择wrl文件类型，弹出如右图所示对话框，输入文件名，确定保存。
例8-20 好好看一下吧。
虚拟现实简介及行业发展前景 一、虚拟现实简介 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物 百科内容： VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术
模拟系统。 概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。 虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。 二、虚拟现实分类 行业概况： 北京傲唯刃道科技有限公司甘健先生认为：供求关系是一个行业能否快速发展的前提。目前来看，市场需求是很大的，而供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权，专利产品及服务质量过硬的企业并不多，行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段，行业需求巨大，
浅谈虚拟现实技术在规划领域中的应用 作者：Why 摘要：随着信息时代的到来，越来越多的高新技术应用到社会的各个领域中来，而作为信息技术发展的首要驱动力的“虚拟现实”技术也越来越多地应用到规划领域中来。本文着重论述了虚拟现实技术在城市规划中的应用范围、应用的意义及其为我们带来的便利。 关键词：虚拟现实、范围、发展、迫切性、城市规划 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），又称灵境技术，是90年代为科学界和工程界所关注的技术。它的兴起，为人机交互界面的发展开创了新的研究领域；为智能工程的应用提供了新的界面工具；为各类工程的大规模的数据可视化提供了新的描述方法。它是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体的说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互使用、相互影响，从而产正亲临其境的真实环境的感受和体验。这种技术的应用，改进了人们利用计算机进行多工程数据处理的方式，尤其在需要对大量抽象数据进行处理时；同时，它在许多不同领域的应用，可以带来巨大的经济效益。 1、虚拟现实技术的发展概述 1965年，Sutherland在篇名为《终极的显示》的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，从此，人们正式开始了对虚拟现实系统的研究探索历程。 随后的1966年，美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器的研制工作。在这第一个HMD的样机完成不久，研制者又把能模拟力量和触觉的力反馈装置加入到这个系统中。1970年，出现了第一个功能较齐全的HMD系统。基于从60年代以来所取得的一系列成就，美国的JaronLanier在80年代初正式提出了“VirtualReality”一词。 80年代，美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。1984年，NASAAmes研究中心虚拟行星探测实验室的M.McGreevy和J.Humphries博士组织开发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，将火星探测器发回的数据输入计算机，为地面研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。在随后的虚拟交互环境工作站（VIEW）项目中，他们又开发了通用多传感个人仿真器和遥现设备。 进入90年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图象的实时动画制作成为可能；人机交互系统的设计不断创新，新颖、实用的输入输出设备不断地进入市常而这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基矗例如1993年的11月，宇航员利用虚拟现实系统成功地完成了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的工作，而用虚拟现实技术设计波音777获得成功，是近年来引起科技界瞩目的又一件工作。可以看出，正是因为虚拟现实系统极其广泛的应用领域，如娱乐、军事、航天、设计、生产制造、信息管理、商贸、建筑、医疗保险、危险及恶劣环境下的遥操作、教育与培训、信息可视化以及远程通讯等，人们对迅速发展中的虚拟现实系统的广阔应用前景充满了憧憬与兴趣。 2、虚拟现实在规划领域的应用范围 虚拟现实在规划信息存储和查询系统中的应用 例如土质数据库系统，地域信息系统，地理信息系统，城市政策信息系统等。这一类系
国内虚拟现实的技术现状 在国内，虚拟现实技术正逐渐受到人们重视。1990年，我国将“虚拟现实技术”正式列入国家“863计划”。近年来，虚拟现实技术在我国取得了长足的进步。一些重要的成果已推向市场。 北京科技大学虚拟现实实验室成功开发出了纯交互式汽车模拟驾驶培训系统。由于开发出的三维图形非常逼真,虚拟环境与真实的驾驶环境几乎没有什么差别,因此投入使用后效果良好。到目前为止,已经有150余人通过这个系统的学习取得驾驶执照,路考通过率达到98％。 北京航空航天大学虚拟现实与多媒体研究室在分布式虚拟环境网络上开发了直升机虚拟仿真器、坦克虚拟仿真器、虚拟战场环境观察器、计算机兵力生成器；连接了装甲兵工程学院提供的坦克仿真器；基本完成分布式虚拟环境网络下分布交互仿真使用的真实地形；并正在联合多家单位开发J7、F22、F16及单兵等虚拟仿真器。他们的总设计目标是为我国军事模拟训练与演习提供一个多武器协同作战或对抗的战术演练系统。 国防科技大学研制的虚拟空间会议系统1999年12月在长沙通过专家鉴定。虚拟空间会议系统随着虚拟现实技术的发展而被提出，是国际上公认的前沿性高难度课题，具有"终极会议系统" 之称。国防科技大学于1995年开始进行前期研究，1997年正式立项，研究人员经过5年的艰苦探索，大胆创新，终于解决了对象提取、三维虚拟对象、会场合成、场景感知、视音频压缩与传输及高分辨率显示等一系列关键技术，使中国虚拟现实技术获得突破性进展。虚拟会议空间通过多个大屏幕投影机无缝组成虚拟会场显示环境，采用视频合成技术构造一个超高分辨率、宽视角、一体化的虚拟会议空间，实现了与会者之间相互关注及对会场虚拟场景的感知等普通多媒体会议系统无法实现的功能。在虚拟会议空间系统中，所有与会者仿佛在同一个会议室开会，每个与会者所处的空间位置、行为动作及面部表情都能相互感知，并能通过多种形式进行信息交流。发言人也可通过对每个与会者的反应和提出的问题，调整讲话内容、回答有关问题。 位于上海浦东陆家嘴地区的正大商业广场，采用了中国建筑第三工程局和华中理工大学合作开发的虚拟现实技术，在国内首次将“虚拟实境”应用于建筑领域。在盖大楼前，可先用计算机系统模拟一下周围的环境、施工的过程，身临其境地感受和研究一番。 杭州大学用虚拟现实技术开发出故宫漫游器，使用者骑在“自行车”上，戴上头盔式显示器，便可远远地看到天安门。当蹬动“自行车”的脚蹬时，便走近天安门、越过金水桥、穿过午门，https://www.doczj.com/doc/038205892.html,经由太和门来到太和殿前的广场。甚至可以“破墙”而入“冲”进太和殿，看到金銮殿内盘龙的柱子、庄严的殿堂。然后“骑”着车来到御花园，看到红墙、绿树、亭台楼阁。 目前，我国已有越来越多的科研单位和企业投入了虚拟现实技术的研究和产品的开发，这一方兴未艾的计算机技术必将产生巨大的生产力，让人们的工作和生活更加轻松，更加富有色彩。像中央电视台，正在积极考虑使用虚拟演播室，因为采用虚拟场景不仅成本低，而且创作人员可以自由发挥想象力，不受现实条件的束缚。这样，节目的感染力也更强。故宫博物院就“故宫文化资产数字化应用研究”项目与日本凸版印刷株式会社签订了合作
第一章系统概述 1.1 系统介绍 “虚拟现实VR系统开发软件”是基于客户／服务器模式,其中服务器提供VR文件及支持资源客户通过网络下载希望访问的文件，并通过本地平台上的VR 浏览器交互式访问该文件描述的虚拟境界。因为浏览器是本地平台提供的，从而实现了和硬件平台的无关性。VR象HTML一样，是一种ASCII码描述语言，它是一套告诉浏览器如何创建一个三维世界并在其中航行的指令，这些指令由再现器解释执行，再现器是一个内置于浏览器中或外部的程序。由于VR是一个三维造型和渲染的图形描述性语言，复杂的3D术语转换为动态虚拟世界是高速的硬件和浏览器，又由于其交互性强和跨平台性，使虚拟现实在Internet上有着广泛的应用，例如远程教育、商业宣传等等。 为此本公司研发出“基于VR的虚拟模型软件”,从用户的角度来说，基本上是HTML加上第三维，但从开发者角度来说， VR环境的产生提供了一套完全的新标准，新过程以及新的Web 技术。交叉平台和浏览器的兼容性是首先要解决的问题。设计之前，必须明确指定目标平台（PC、 Mac、SGI的新O2等等）， CPU 速度、可以运行的带宽以及最适合使用的VR浏览器。 1.2系统功能概述 1.建模 “虚拟现实VR系统开发软件”的建造概念和其他工程建模概念相似，必须解决交流的问题，画出草图并研究材质的处理，生成模型、空间、化身，但必须考虑一些技术的限制，如，考虑到目标平台，决定在VR文件中放入多少多边图形；预先考虑到虚拟现实VR系统开发软件执行的动作，把相应的目标归类，用于设定三维物体之间的相互联系，建模与动画相互配合，如果归类正确合适，就会缩小生成动画效果之后文件的体积。虚拟现实的设计中必须考虑加入重力和碰撞的效果，以使虚拟现实的场景和生活中的相似。
浅析：国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势 国外虚拟现实技术及产品有Google Earth, Microsoft Map Live, Intel Shockwave3D, Cult3D, ViewPoint, Quest3D，Virtools，WEBMAX等…… 一. 国内外虚拟现实几种主流技术的介绍 VRML技术 虚拟现实技术与多媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。自1962年，美国青年（Morton Heilig）,发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。在国际互联网发展迅猛的今天，具有广泛的应用前景。重大的发展过程如下： VRML开始于20世纪90年代初期。1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个名字。1994年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上公布了规范的VRML1.0标准。VRML1.0可以创建静态的3D景物，但没有声音和动画，你可以在它们之间移动，但不允许用户使用交互功能来浏览三维世界。它只有一个可以探索的静态世界。 1996年8月在新奥尔良召开的优秀3D图形技术会议-Siggraph'96上公布通过了规范的VRML2.0标准。它在VRML1.0的基础上进行了很大的补充和完善。它是以SGI公司的动态境界Moving Worlds提案为基础的。比VRML1.0增加了近30个节点，增强了静态世界，使3D场景更加逼真，并增加了交互性、动画功能、编程功能、原形定义功能。 1997年12月VRML作为国际标准正式发布，1998年1月正式获得国际标准化组织ISO 批准（国际标准号ISO/IEC14772-1:1997）。简称VRML97。VRML97只是在VRML2.0基础进行上进行了少量的修正。但它这意味着VRML已经成为虚拟现实行业的国际标准。 1999年底，VRML的又一种编码方案X3D草案发布。X3D整合正在发展的XML、JA V A、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。以及对数据流强有力的控制，多种多样的交互形式。 2000年6月世界web3D协会发布了VRML2000国际标准（草案），2000年9月又发布了VRML2000国际标准（草案修订版）。预计将在2002年，正式发表X3D标准。及相关3D浏览器。由此，虚拟现实技术进入了一个崭新的发展时代。 Wed3D协会其组织包括各种97家会员公司。主要公司如下：Sun、Sony、Hp、Oracle 、Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx 、Autodesk /Discreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、NASA、Nvidia、France Telecom等等。 其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司为代表，它们都有各自的VR浏览器插件。并各自开发基于VRML标准的扩展节点功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等视频文件，Rm等流媒体文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多种音频文件，Flash 动画文件，多种材质效果，支持Nurbs曲线，粒子效果，雾化效果。支持多人的交互环境，VR眼镜等硬件设备。在娱乐、电子商务等领域都有成功的应用。并各自为适应X3D的发展，以X3D为核心，有Blaxxun3D等相关产品。在虚拟场景，尤其是大场景的应用方面，以VRML标准为核心的技术具有独特的优势。相关网址如下：https://www.doczj.com/doc/038205892.html, , https://www.doczj.com/doc/038205892.html, 应用的画面：慕尼黑机场（电子商务）
（VR虚拟现实）虚拟检测系统设计与开发
工业设备运行状态虚拟检测系统设计与开发 一．实验目的 1．了解旋转机械检测系统的结构及组成，根据实际需要确定系统的方案。2．了解检测系统中各部分元器件的工作原理、特点和作用，并根据实际需要选择合适的元器件。 3．掌握传感器的安装方式、选择和标定。 4．掌握状态检测虚拟仪器系统设计与开发的基本步骤。 二．系统设计 1．实验对象 该实验台是一种模块化、开放型的机械设计综合实验装置，由硬件[动力模块、传动模块、支承联接、调节模块、加载模块]和软件【控制模块、工具模块、测试模块】等组成，通过对不同模块德选择和装配搭接可以组成典型机械传动装置。如图所示： 实验台结构简图 2．实验对象名称、型号及主要零部件的性能参数 1）动力模块 （1）Y90L-4电动机：额定功率1.5KW;同步转速：1500r/min，额定电压下，最大转矩予额定转矩之比2.3。 （2）MM420-150/3变频器。 2）传动模块 JS-100齿轮减速器：减速比1：1.5，齿数：Z1=32、Z2=48，螺旋角β＝8°4’9”，中心距a=100mm.法面模数Mn=2.5. 3）加载模块
CZ-5型磁粉制动器：额定转矩50Nm,激磁电流0.8A，允许滑差功率4KW。 3．监测参数 频带选定测量参数指南 1）电动机的测试参数 ?电动机 ?电源：单相交流，200/220伏，频率50/60Hz ?功率：1.5KW ?设定转速：1500rpm(25Hz) ?电动机振动的测定参数：速度 ?轴的转速：1500rpm 2）齿轮的测定参数 ?电机转速设定为：1500rpm(25Hz) ?若出现齿轮故障，将引起的振动频率 ?啮合频率=轴转频×齿数 小齿轮啮合频率=25×32=800(Hz) 大齿轮啮合频率=25×32/48×48=800(Hz) ?考虑3次谐波，为244Hz，属于“高频”。 ?齿轮振动测定参数：加速度
虚拟现实实训室建设方案(DOC 26页)
虚拟现实系统建设项目建议书 2015年7月
一、项目提出背景 （一)、随着我国经济水平的持续稳步发展，人们的生活水平不提高，生活内容也在日新月异的快速变化，人们开始更多的参与到舆论当中。在当今社会人们对资讯需求越来越高，电视、网络、报纸、杂志已经成为人们生活必不可少的资讯来源，各种媒体已经成为社会舆论的主导。而政府各职能部门如何能够与媒体进行良好互动，如何及时掌控信息，如何正确反馈和传达信息，让媒体积极引导社会舆论，促使政府各职能部门对社会进行合理的高效的管控，这已经成为当今所有职能部门所面临的重要课题。建设和应用媒体沟通情景模拟教学系统，已成为提高领导干部应对媒体能力的重要手段。 (二)、当今社会各类危机事件频发，如自然灾害中的洪涝灾害、雪灾与冰灾、火灾和旱灾，城市大火、重大工程事故、群体事件、重大犯罪事件等。当危机发生时，如何能在第一时间协调各职能部门，迅速有效地进行处理，最大限度的减少危机带来的损失与影响，这将是新时期、新形势下领导干部面对的重要课题。 (三)、传统教学方式与手段落后，老师授课难有激情，已经无法满足当前干部培养的教学需求，呆板、无味的教条式教学模式，学生听课索然无味，使得当前的干部教学水平不进反退，教学效果差。这些因素迫使党的干部教育事业必须走出一条创新之路，形势迫在眉睫。 二、项目概述 情景模拟教学实训系统，是为了培养领导干部应对突发事件能力和和直面媒体的能力而建设的，极具实践性和可操作性，从模拟案例的构思、角色的分配、场景的设计到模拟演练，再现了现实工作的场景，对在实际中如何运用科学的决策和灵活的技巧快速有效地处置群体性突发事件起到很好的训练效果，达到理论教学与能力培训的有机统一，可激发学员的学习兴趣，充分调动学员的学习积极性，通过情景模拟演练，使学员的主体作用得到充分发挥，学员之间的互动交流比较深入。
138 虚拟现实技术的国内外研究现状与发展 杨江涛 （铜仁职业技术学院，贵州铜仁554300） 摘要：虚拟现实技术是一项新兴技术，结合了多种技术如多媒体技术、计算及图形技术、网络技术、人机交互技术、仿真技 术以及立体显示技术等等，前景非常的广阔。文章结合了虚拟现实技术国内外的研究现状对虚拟现实技术的发展趋势进行了分析。关键词：虚拟现实；三维现实；分布式中图分类号：F061.3 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）01-0138-01 虚拟现实（Virtual Reality ，简称VR ）是一种综合了多媒体技术、计算机图形技术、网络技术、人机交互技术、仿真技术以及立体显示技术等多种科学技术综合发展起来的计算机最新技术，综合应用了力学、光学、数学、机构运动学等学科。这种技术的特点就是用模仿的方式给用户创造一种虚拟的环境，通过感知行为如视觉、听觉和触觉等让用户有一种身临其境的感觉，并带有交互作用。现在虚拟现实的发展速度越来越快，内容也扩大了很多。 1国外虚拟现实技术研究现状 （1）虚拟现实技术在美国的研究现状。美国是虚拟现实技术的发源地，对于虚拟现实技术的研究最早是在20世纪40年代。一开始用于美国军方对宇航员和飞行驾驶员的模拟训练。随着科技和社会的不断发展，虚拟现实技术也逐渐转为民用，集中在用户界面、感知、硬件和后台软件四个方面。20世纪80年代，美国国防部和美国宇航局组织了一系列对于虚拟现实技术的研究，研究成果惊人。到了现在，已经建立了空间站、航空、卫星维护的VR 训练系统，也建立了可供全国使用的VR 教育系统；乔治梅森大学研制出了一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统；波音公司利用了虚拟现实技术在真实的环境上叠加了虚拟环境，让工件的加工过程得到有效的简化；施乐公司主要将虚拟现实技术用于未来办公室上，设计了一项基于VR 的窗口系统。传感器技术和图形图像处理技术是上述虚拟现实项目的主要技术，从目前来看，时间的实时性和空间的动态性是虚拟现实技术的主要焦点。 （2）虚拟现实技术在欧洲的研究现状。在欧洲，英国在辅助设备设计、分布并行处理和应用研究方面是领先的，在硬件和软件的领域处于领先地位。欧洲其它一些比较发达的国家如德国以及瑞典等也积极进行了虚拟现实技术的研究和应用：德国将虚拟现实技术应用在了对传统产业的改造、产品的演示以及培训三个方面，可以降低成本，吸引客户等等；瑞典的DIVE 分布式虚拟交互环境是一个在不同节点上的多个进程可以在同一个师姐中工作的一直分布式系统。 2国内虚拟现实技术研究现状 我国对于虚拟现实技术的研究和国外一些发达国家还存在相当大的一段距离，但随着计算机系统工程以及计算机图形学等技术的发展速度越来越快，我国各界人士对于虚拟现实技术也越来越重视，正在积极进行虚拟环境的建立以及虚拟场景模型分布式系统的开发等等。国内许多高校和研究机构也都在积极的进行虚拟现实技术的研究以及应用，并取得了不错的成果： 北京航空航天大学时国内最早进行虚拟现实技术研究的 单位之一，建立了一种分布式虚拟环境，可以提供虚拟现实演示环境、实施三维动态数据库、用于飞行员训练的虚拟现实系统以及虚拟现实应用系统的开发平台等等，并对虚拟环境中物体物理特性的表示和处理着重进行了研究，并在虚拟显示的视觉接口硬件方面进行开发，并提出了相关的算法和实现方法。 清华大学国家光盘工程研究中心采用了QuickTime 技术实现了大全景VR 制布达拉宫；哈尔品工业大学计算机系成功解决了表情和唇动合成的技术问题等。 3虚拟现实技术的发展趋势 （1）动态环境建模技术。虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容，而动态环境建模技术的目的就是对实际环境的三维数据进行获取，从而建立对应的虚拟环境模型，创建出虚拟环境。 （2）实时三维图形生成和显示技术。在生成三维图形方面，目前的技术已经比较成熟，关键是怎么样才能够做到实时生成，在不对图形的复杂程度和质量造成影响的前提下，如何让刷新频率得到有效的提高是今后重要的研究内容。另外，虚拟现实技术还依赖于传感器技术和立体显示技术的发展，现有的虚拟设备还不能够让系统的需要得到充分的满足，需要开发全新的三维图形生成和显示技术。 （3）适人化、智能化人机交互设备的研制。虽然手套和头盔等设备能够让沉浸感增强，但在实际使用当中效果并不尽如人意。交互方式使用最自然的视觉、听觉、触觉和自然语言的话，能够让虚拟现实的交互性效果得到有效的提高。 （4）大型网络分布式虚拟现实的研究与应用。网络虚拟现实是指多个用户在一个基于网络的计算机集合当中，对新型的人机交互设备进行一个用，介入计算机中，产生适用于用户的虚拟情景环境。分布式虚拟环境系统除了要让复杂虚拟环境计算的需求得到满足之外，还需要让协同工作以及分布式仿真等应用对共享虚拟环境的自然需要得到满足。分布式虚拟现实可以看成是一种基于网络的虚拟现实系统，可以让多个用户同时参与，让不同地方的用户进入到同一个虚拟现实环境当中。目前，分布式虚拟现实系统已经成为了全世界的研究热点，我国也由杭州大学、北京航空航天大学、中国科学院软件所、中国科学院计算所以及装甲兵工程学院等单位共同感开发了一个分布虚拟环境基础信息平台，为我国开展分布式虚拟现实的研究提供了必要的软硬件基础环境和网络平台。 2015 （Sum.No 145） 信息通信 INFORMATION &COMMUNICATIONS 2015年第1期（总第145期）
虚拟现实技术的概念和类型 虚拟现实技术的概念和类型 1. 虚拟现实的概念 虚拟现实技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会。 2. 虚拟现实的特征 (1) 沉浸性 虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像．使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，成为虚拟环境中的一员。使用者和虚拟环境中的各种对象的相互作用，就如同在现实世界中的一样。当使用者移动头部时，虚拟环境中的图像也实时地跟随变化，拿起物体可使物体随着手的移动而运动，而且还可以听到三维仿真声音。使用者在虚拟环境中，一切感觉都是那么逼真，有一种身临其境的感觉。。 (2) 交互性 虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，
使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动，来调整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能，就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。 (3) 想象 由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知，从而达到身临其境的感受。 3.虚拟现实技术的类型 (1) 桌面虚拟现实 (2) 沉浸的虚拟现实 (3) 增强现实性的虚拟现实 (4) 分布式虚拟现实 4.虚拟现实技术在网络教育中的作用 (1) 弥补远程教学条件的不足 在远程教学中，往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因，而使一些应该开设的教学实验无法进行。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的不足，学生足不出户便可以做各种各样的实验，获得和真实实验一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。 (2) 避免真实实验或操作所带来的各种危险
自从计算机被发明以来，在传统的信息处理环境中一直是以计算机为主体的，是“人围着机器〔计算机) 转”的。例如，在传统的仿真和建模环境中，虽然主观上一直在强调要发挥人的主动作用，但由于在客观上计算机只能在处理数字化的信息时才发挥出强大的威力。人不得不大“凑合”当时的计算机所能提供的技术条件. 人和机器的关系是不甚和谐的。 为了从“机器是主体”改变到“人是主体” ，从“人围着机器转”改变到要让“机器围着人转” .必须首先克服一系列的技术“瓶颈”。以仿真和建模为例. 这些“瓶颈”技术包括:如何实现参与仿真和建模的人的感知能力、认知能力和心理状况在仿真环境中的反应，如何表达和处理定性知识等。归根结底是如何把计算机只善于处理数字化的单调信息改变为计算机也善于处理人所能感受到的、在思维过程中所接触到的. 除了数字化信息之外的其他各种表现形式的多维信息。 为了达到以上所说的目标，我们必须首先回答一个前提性的问题，即“人的思维过程是可以认识的吗” ，如果答案是否定的，又如何能设计出这种多维信息的智能计算机和信息处理系统呢？ 我国著名科学家钱学森同志曾写道:“我们认为人的思维过程是可以理解的。不但如此，而又具有具体的研究途径，即通过四门科学:人工智能、认知科学、神经生理学〔神经解剖学〕和心理学。这个研究范围要比逻辑学广得多，它包括了人的全部思维，包括逻辑思维和形象思维。为了使计算机不仅仅成为人进行逻辑思维的有力工具，而目也是人进行形象思维的帮手. 首先要求计算机应能适应于人所惯用的信息获取形式和思维过程. 例如:人并不是仅仅靠听和看文字（或数字）材料获取信息的. 而是通过他与所处环境的交互作用，利用人本身对所接触事物的感知和认知能力，以全方位的方式获取各式各样表现形式的信息。
《VRML虚拟现实技术在数字校园系统中应用研究》文献综述 摘要：教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了数字校园，阐明了数字校园的地位和作用。虚拟数字校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。将虚拟现实技术应用在数字校园系统的开发，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。它在数字校园的应用，可以大大提高校园展示效果，也能够体现校园个性方面的优势，对校园今后的推广及展示带来非常大的帮助 关键词：虚拟现实；数字校园；基本概况 前言 教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。建设虚拟三维数字校园可以比较直观的了解校园的各个区域，在这个三维的校园里，空间次序的视觉理解和感知变得非常容易，使浏览者对校园环境产生身临其境的感觉[1]，其中的教学楼、实验楼、图书馆、宿舍楼、食堂、道路及绿化地带和种植的植物，都栩栩如生的呈现在我们的眼前，三维虚拟校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。三维虚拟校园可直接嵌入到大学的网站，直接通过网络浏览器察看，其丰富的、人性化的信息查询等功能，有效提高大学的美誉度，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。三维虚拟校园的直观特性，可以优化领导管理，对于校园信息管理、校园规划、建设等能够全局掌控。 一、虚拟现实技术的发展状况的研究 虚拟现实（Virtual Reality）技术是20世纪90年代初崛起的一种实用技术，它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成三维信息的虚拟环境，可以真实地模拟现实中能实现的物理上的、功能上的事物和环境[2]。在虚拟现实环境中可以直接与虚拟现实场景中的事物交互，产生身临其境的感受，从而使人在虚拟空间中得到与自然世界同样的感受。该技术的兴起，为科学及工程领域大规模的数据及信息提供了新的描述方法。虚拟现实技术大量应用于建筑设计及其相关领域，该技术提供了“虚拟建筑”这种新型的设计、研究及交流的工具手段[3]。 在虚拟现实的发展过程中总结出虚拟现实系统应具有以下四个特征：（1）多感知性。指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知、甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。（2）存在感。指用户感动作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。（3）交互性。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。（4）自主性。指虚拟环境中物体依据现实世界物理运动定律动作的程度[4]。 虚拟现实技术自诞生以来，其应用一直受到科学界、工程界的重视，并不断取得进展，虚拟现实蕴藏的技术内涵与艺术魅力不断地激发着人们丰富的想象思维和创造的热情。从本质上讲，虚拟现实技术就是一种先进的人机交互技术[5]，其追求的技术目标就是尽量使用户与电脑虚拟环境进行自然式的交互。因此，虚拟现实技术为我们架起了一座人与数字世界沟通的桥梁。 二、虚拟现实技术在数字校园系统的应用解析 目前，数字校园存在有2个定义，并分别带来不同的研究与实践。一种定义是从信息、网络和媒体技术发展角度，数字校园被理解为一个以计算机和网络为平台的、远程教学为主的信息主体；另一个事从因特网、虚拟现实技术、网络虚
论文虚拟现实技术
浅谈虚拟现实技术 摘要虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是近年来新兴的借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。概括介绍了虚拟现实技术的概念、特征及应用领域，涉及的关键技术，最新研究进展，应用与前景展望。 关键词虚拟现实技术，研究现状，相关应用，信息安全 一．虚拟现实的概念、特征及应用领域 虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观而自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是指借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。 虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设各等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据于套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置，如摄像机、地板压力传感器等。 （虚拟现实技术穿戴的装备）
GrigoreBurdea和Philippe Coiffet在著作“Virtual Reality Technology”一书中指出，虚拟现实具有三个最突出的特征，即人们称道的“3I”特性：交互性(interactivity) 、沉浸感(Illusion of Immersion) 和构想性(imagination)。交互性主要是指参与者通过使用专门输入和输出设备，用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作的程度。沉浸感是虚拟现实最主要的技术特征，它是指参与者在纯自然的状态下，借助交互设备和自身的感知觉系统，对虚拟环境的投入程度。构想性是指借助虚拟现实技术，使抽象概念具像化的程度。另外还有多感知性(Multi-Sensory)。所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能，由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。 所以，“3I＋M”就是虚拟现实系统的基本特征。 自1968年Ivan Sutherland发表一篇名为“The Ultimate Display”的论文至今，虚拟现实技术已经伴随着计算机技术的进步得到长足的发展。如今，众多的设备可被用于虚拟现实，包括头戴式显示器、数据手套、动作捕捉系统等[1]。虚拟现实技术已经在诸如建筑设计、军事仿真、虚拟制造、游戏娱乐、医学等领域得到广泛的应用。在教育、心理学、环保、文化艺术领域，虚拟现实技术也得到越来越多的关注[2]。 二．虚拟现实涉及的关键技术[3] 虚拟现实的关键技术主要包括：动态环境建模技术，实时三维图形生成技术，立体显示和传感器技术，应用系统开发工具，系统集成技术，实时三维计算机图形技术，广角立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，触觉、力觉反馈技术，立体声、语音输入输出技术。 动态环境建模技术：虚拟环境的建立是VR系统的核心内容，目的就是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要建立相应的虚拟环境模型。 实时三维图形生成技术：三维图形的生成技术已经较为成熟，那么关键就是“实时”生成。为了达到实时的目的，至少保证图形的刷新频率不低于15帧/秒，最好高于30帧/秒。
虚拟现实技术的历史与发展 摘要：虚拟现实技术作为一种综合多种科学技术的计算机领域新技术,已经涉及众多研究和应用领域,被认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。本文介绍了虚拟现实技术的概念、特性以及发展历史和发展趋势，并对虚拟现实技术的应用前景进行展望。 关键词：虚拟现实技术发展历史发展趋势 一、虚拟现实的概念和特性 虚拟现实(Virtual Reality，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物[1]。虚拟现实技术作为一种新的技术，主要有三个特性，分别是沉浸性、交互性和构想性。 1.沉浸性，是指利用计算机产生的三维立体图像，让人置身于一种虚拟环境中，就像在真实的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉。 2.交互性，在计算机生成的这种虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样，比如：当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时，手就有握东西的感觉，而且可感觉到物体的重量。 3.构想性，虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而使用户深化概念和萌发新的联想，因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。 二、虚拟现实技术的发展历程 虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：1963 年以前，蕴涵虚拟现实技术思想的第一阶段；1963年~1972 年，虚拟现实技术的萌芽阶段；1973 年~1989 年，虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段；1990 年至今，虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。 第一阶段：虚拟现实技术的前身。虚拟现实技术是对生物在自然环境中的感官和动作等行为的一种模拟交互技术，它与仿真技术的发展是息息相关的。中国古代战国时期的风筝，就是模拟飞行动物和人之间互动的大自然场景，风筝的拟声、拟真、互动的行为是仿真技术在中国的早期应用，它也是中国古代人试验飞行器模型的最早发明。西方人利用中国古代风筝原理发明了飞机，发明家Edwin A. Link 发明了飞行模拟器，让操作者能有乘坐真正飞机的感觉。1962 年，Morton Heilig的“全传感仿真器”的发明，就蕴涵了虚拟现实技术的思想理论。这三个较典型的发明，都蕴涵了虚拟现实技术的思想，是虚拟现实技术的前身。 第二阶段：虚拟现实技术的萌芽阶段。1968 年美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD 及头部位置跟踪系统，是虚拟现实技术发展史上一个重要的里程碑。此阶段也是虚拟现实技术的探索阶段，为虚拟现实技术的基本思想产生和理论发展奠定了基础。 第三阶段：虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段。这一时期出现了VIDEOPLACE 与VIEW两个比较典型的虚拟现实系统。由M.W.Krueger 设计的VIDEOPLACE系统，将产生一个虚拟图形环境，使参与者的图像投影能实时地响应参与者的活动。由M.MGreevy 领导完成的VIEW 系统，在装备了数据手套和头部跟踪器后，通过语言、手势等交互方式，形成虚拟现实系统。 第四阶段：虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。在这一阶段虚拟现实技术从研究型阶段转向为应用型阶段，广泛运用到了科研、航空、医学、军事等人类生活的各个领域中，如美军开发的空军任务支援系统和海军特种作战部队计划和演习系统，对虚拟的军事演习也能达到
虚拟现实系统建设 项目建议书 2015年7月 目录 一、项目提出背景 (2) 二、项目概述 (3) 三、建设内容 (4) 四、建设行业标准 (4) 五、建设要求 (5) 六、总体设计思路 (6) 七、情景模拟实训系统功能可行性分析 (6) 八、详细系统设计 (9) 8.1 应急管理情景模拟教学实训系统 (9) 8.1.1 分组讨论系统 (10) 8.1.2 教学显示系统 (10) 8.1.3 讨论发言系统 (10) 8.1.4 中央控制系统...................... 错误!未定义书签。 8.1.5 视音频切换系统 (10) 8.1.6 摄像系统 (10) 8.1.7 情景模拟教学系统.................. 错误!未定义书签。 8.1.8 流媒体平台........................ 错误!未定义书签。 8.1.9 扩声系统 (11) 其他设备 (11) 8.2 媒体沟通情景模拟教学实训系统 (12) 8.2.1 教学显示系统 (14) 8.2.2 讨论发言系统 (14) 6.2.3 中央控制系统 (14) 8.2.4 视音频切换系统 (14)
8.2.5 摄像系统 (14) 8.2.6 情景模拟教学系统.................. 错误!未定义书签。 8.2.7 扩声系统.......................... 错误!未定义书签。 8.2.8 灯光系统.......................... 错误!未定义书签。 8.2.9 其他设备.......................... 错误!未定义书签。 8.3 远程视频会议系统 (15) 8.3.1 丰富的显示手段 (16) 1920×1080的全高清视频效果 (16) 高清的数据内容显示 (16) 无损数字大屏显示 (17) 8.3.2 课件录制及历史资料点播............ 错误!未定义书签。 8.3.3 所见即所得的系统控制方式 (17) 8.3.4 全方位云台及周边设备的控制 (18) 8.4 数字化智能会议系统 (18) 8.4.1 设计特点 (18) 主要功能 (18) 九、参考效果图 (20) 一、项目提出背景 （一)、随着我国经济水平的持续稳步发展，人们的生活水平不提高，生活内容也在日新月异的快速变化，人们开始更多的参与到舆论当中。在当今社会人们对资讯需求越来越高，电视、网络、报纸、杂志已经成为人们生活必不可少的资讯来源，各种媒体已经成为社会舆论的主导。而政府各职能部门如何能够与媒体进行良好互动，如何及时掌控信息，如何正确反馈和传达信息，让媒体积极引导社会舆论，促使政府各职能部门对社会进行合理的高效的管控，这已经成为当今所有职能部门所面临的重要课题。建设和应用媒体沟通情景模拟教学系统，已成为提高领导干部应对媒体能力的重要手段。 (二)、当今社会各类危机事件频发，如自然灾害中的洪涝灾害、雪灾与冰灾、火灾和旱灾，城市大火、重大工程事故、群体事件、重大犯罪事件等。当危机发
计算机技术在虚拟现实技术中的应用 发表时间：2018-06-06T15:39:06.000Z 来源：《科技新时代》2018年3期作者：程熹[导读] 引言：计算机技术是一场空前的技术革命，是第三次技术革命的代表之一，推动了生产力的空前发展，使得科学技术在促进生产力的发展上占据了原来越重要的地位。虚拟现实技术（也被人们成为VR）是计算机技术在仿真领域的进一步发展，引言 计算机技术是一场空前的技术革命，是第三次技术革命的代表之一，推动了生产力的空前发展，使得科学技术在促进生产力的发展上占据了原来越重要的地位。虚拟现实技术（也被人们成为VR）是计算机技术在仿真领域的进一步发展，以让用户真实的感知周围的环境为目的，是一种多学科交叉技术的集合品，包括信息融合、三维动态和实体行为等的融合。随着技术的发展以及大众认知水平的提高，人们对于虚拟现实技术的要求也越来越高，人们认为最理想的VR应该可以感知人们所能感知的一切，它是通过复杂的传感器设备（也被称为三维交互设备）来模拟人的行为、嗅觉、味觉等，甚至是可以感知人体的情感。VR不仅可以为用户带来惊险刺激的在体验，更因为其在医学、军工和教育等多个领域具有更大的未知前景，而让众多研究者坚持不懈的去探索其中的奥秘。 1虚拟现实技术的概念及发展历史 1.1 虚拟现实技术的概念 虚拟现实系统（也被称为计算机仿真系统）是通过仿真技术、传感技术和网络技术等耦合来对现实进行虚拟，使用户能够更真实地感知周围的世界，是计算机行业的前沿领域，极富刺激性和挑战性。 1.2 虚拟现实技术的技术特点 虚拟的最终目的是真实，要想达到真实就要通过一定的技术手段来使计算机再现真实世界，包括物理、光学、相对位置和纹理等属性的更好模拟。基于此，虚拟现实技术具有以下特征：（1）感知性：感知是人体所具有的独有特性，VR是指通过技术手段来具备人体所具备的感知功能。除了简单的视觉感知外，也包括听觉、触觉、运动，甚至是可以感知人的情绪变化，最终目的是通过技术手段完全模拟人体丰富的感知功能。 （2）存在感：所谓存在感主要体现的是真实性，即用户在体验虚拟现实技术过程中的真实程度，虚拟现实的最高要求是让用户完全融入到虚拟的环境中，达到真假难辨。 （3）交互性：单纯的体验已经难以达到用户的要求，人们希望能够与环境进行互动，因此虚拟现实技术需具备人体与周围虚拟环境自由交流的功能，即可操作性，虚拟环境与人体的互馈。 （4）自主性：为了增加用户体验，使人们可以更简单的使用，虚拟现实也更加强调技术的自主性，即可以根据现实世界的物理运动规律自主的运行，不需要过多的耗费人力。 1.3 虚拟现实技术的发展历史及应用 1.3.1 发展历史 虚拟现实技术的发展虽起步比较晚，但是发展速度迅猛，其大体可以分为四个历史阶段：第一阶段是在1963年以前，当时刚刚起步，只能简单的进行声音的模拟，从而能够增加是觉得可观赏性，减少视觉的依赖性，虚拟现实的思想也刚刚开始萌发，以期满足人们更多的要求；第二阶段是在1963-1972年之间，虚拟现实技术开始慢慢发展，也逐渐向其它的领域进发，其中，计算机图学之父发明了一个头盔显示器，是虚拟技术发展史上的重要里程碑；第三阶段在1973-1989年之间，有关虚拟现实的概念和理论已基本形成，这一段已经形成了两个典型的系统，VIDEOPLACE和VIEW，这两个系统除了简单的识别声音外，还可以将语言及手势等进行融合，初步形成了虚拟现实系统；第四个阶段是在1990-2004年之间，这一阶段是不断的改进并实际应用的阶段，现如今医学、军工、科研等领域也广泛的应用虚拟现实技术。 1.3.2 应用 由于虚拟现实广阔的研究前景，大量的人力、财力、物力等已经投入到该领域，包括计算机软硬件技术、传感器、立体显示等。人们对于虚拟现实最直观的理解是带着VR头盔，来模拟周围的环境，与周围环境亲切互动。但是随着技术的发展，其应用领域越来越广，对其未来的前景充满了无限的期待。在医学上，VR所发挥的意义非常重大，例如人们可以利用VR头盔来模拟人体的构造，从而在学习的过程中可以让学生清楚地掌握人体内部器官的结构，而且更加方便有效，也可以模拟手术台，可以让学生更好的学习手术台的操作，提高自己的基本能力，并且避免了医疗事故的发生，可谓一举两得；在军工领域上，无论是武器的研发还是航天军工领域的模拟训练都离不开VR这一技术的支撑，例如美国国防部研究计划局已通过VR技术来进行多空间协同作战模拟训练，也可以创造非重力环境来进行宇航员的空间模拟，提高宇航员的适应能力；在工业领域上，VR技术也具有重要应用，例如在市场上信息的获取、分析等具有极高的效率及其在相关的产品研发上，VR技术也都表现出了空前的优势相比较之前的人海战术，还有工业仿真系统，既可以用于指导生产，也可以建立用户数据库，提升企业竞争力，所以VR技术所体现的优势必将在工业领域取得进一步的发展；在设计领域上，VR技术不仅可以充当一个演示的媒体，而且由于VR技术交流互作的性质，可以让设计者根据自己的思想，自由不受规范的进行模拟，这种可以让空间环境虚拟化的技术可以给与设计者更大的便利并充分释放设计者的想象力。此外，VR技术还可以应用到娱乐、房产开发、应急推演上等等。 2 计算机技术在虚拟现实技术中应用 2.1计算机硬件设备在虚拟现实技术中的应用 与虚拟现实技术相关的计算机硬件设备主要包括建模装置、三维视觉显示器、声音装置和交流互作设备。常用的建模设备就是三维立体扫描仪，是融合了计算机、光等的高科技产品，3D扫描仪工作的基本原理是通过将该仪器扫描实物，然后获得实物的三维点云数据，进而生成相关的数据模型，速度与精度都空前提高，然后以数据的模式重现现实的世界。三维视觉显示器包括头显、全方位显示器、CRT终端、投影及洞穴式虚拟显示系统及智能眼镜等，其中头显指的就是头戴式显示器，它的工作原理是通过在左右眼形成视觉差异从而在人脑中形成立体感；全方位显示器简单来说就是将两个CRT显示器耦合在一块，可以让用户具有实时交互的能力；应用在虚实现实技术的声音装置可以带给人一种三维听觉效果，并且该装置装备了语音识别系统，方便人机的信息交换。交流互作设备主要包括交互工具-手套、输入设备-力矩球和操纵杆、真实感装备-触觉反馈和力觉反馈、运动捕捉装置、数据衣等。 2.2 计算机软件设备在虚拟现实技术中的应用